
灰分は石炭の燃焼後に残留する無機鉱物で、石炭の品質を測る重要な指標の一つで、その含有量は石炭の発熱量、燃焼効率と工業応用価値に直接影響する。企業にとって、灰分が基準を超えると石炭の発熱量が低下し、スラグ排出量が増加し、輸送と処理コストが増加する冶金業界では、灰分が高すぎるとコークス強度と高炉生産効率に影響する石炭貿易では、灰分は価格設定の核心的な根拠の一つであり、検査誤差は直接経済損失につながる。本文では、石炭灰分検査の核心知識、標準プロセス、実践中によく見られる問題と正確な制御技術を詳しく説明し、企業に実用的な検査指導を提供する。
石炭灰は石炭の固有成分ではありませんが、燃焼過程で化学的に分解および酸化された石炭中の鉱物(粘土、石英、黄鉄鉱など)の残留物であり、外部灰と内部灰に分けられます。外部灰は、石炭採掘方法に関連する上部および下部プレートとクランプからの岩石の破片であり、ほとんどを分離することによって除去できます。内部灰は、元の石炭生成植物自体に含まれる無機物です。内部灰が高いほど、石炭の選択肢が少なくなります。灰分の一般的な検出指標には、空気乾燥灰分(Aad)、乾燥灰分(Ad)、および受信灰分(Aar)が含まれます。空気乾燥灰分は、空気乾燥状態での石炭サンプルの灰分含有量を直接反映する最も一般的に使用される検出指標です。
石炭灰分検査の標準プロセスはGB/T 211-2017「石炭の工業分析方法」に従い、核心方法はゆっくり灰化法で、すべての石炭品種に適用され、そのプロセスは簡単で、結果は正確で、業界で最もよく使われる方法である。具体的な手順は次のとおりです。まず、粒度が0.2 mm未満の空気乾燥石炭サンプルを準備し、1±0.1 gの石炭サンプル(0.0002 gまで正確)を計量し、一定の重量まで事前に燃焼したセラミック灰皿に均等に広げます。1平方センチメートルあたりの石炭サンプルの質量が0.15 gを超えないようにします。次に、灰皿を100℃以下のマフ炉に送り、炉の扉に15 mmの隙間を残し、30分以上でゆっくりと500℃まで加熱します。この温度で30分間保持します(有機硫黄と硫化鉄を完全に酸化して排出します)。次に、815±10℃まで加熱を続け、1時間燃焼させて炭酸塩を完全に分解します。最後に、灰皿を取り出し、空気中で5分間冷却し、次に乾燥機に入れて室温(約20分)まで冷却し、計量します。一定の重量(2回の計量の差が0.0010 gを超えない)まで繰り返し燃焼し、石炭サンプルの品質と燃焼後の残留物の品質に応じて灰分含有量を計算します(計算式: Aad=m 1/m×100%、ここでm 1は燃焼後の残留物の質量、mは石炭サンプルの質量)。
実際のテストプロセスでは、灰分テストで過度の結果偏差や不完全な灰分化などの問題が発生する可能性があります。以下は、最も一般的な5種類の問題と正確な制御スキルです。
問題1:石炭サンプルの不完全な灰化により、灰の測定値が低くなります。主な理由は、加熱速度が速すぎる、燃焼温度が不十分、または石炭サンプルが厚すぎるため、石炭中のミネラルが完全に分解されないことです。たとえば、加熱速度が速すぎると、石炭サンプルが爆燃し、一部の有機物が完全に燃焼せずに持ち去られ、残留炭素が灰の測定値を低くします。石炭サンプルが厚すぎると、下部の石炭サンプルが酸素に完全に接触できず、不完全な灰化につながります。制御スキル:ゆっくりとした灰化手順に厳密に従い、30分以内に室温から500°Cに上昇し、500°Cで30分間保持し、次に815±10°Cに上昇して1時間燃焼します。石炭サンプルは均一に配置され、厚さは0.15 g/cm²を超えないようにします
問題2:マフ炉の換気が悪いため、灰分の測定値が高くなります。マフ炉の換気が悪いと、硫黄酸化物が時間内に排出されず、灰分中の酸化カルシウムと反応して硫酸カルシウムが生成され、残留物の品質が向上し、灰分の測定値が高くなります。制御スキル:マフ炉の換気が良好であることを確認し、適格な煙突を設置し、炉のドアに換気穴を残し、灰化プロセス中に空気循環を維持して、硫黄酸化物が時間内に排出されるようにします。
問題3:灰皿の不適切な使用は、検出結果に影響を与えます。灰皿が一定の重量まで燃焼しない、内壁に不純物が残っている、または燃焼後に時間内に冷却および計量されない場合、計量エラーが発生します。制御スキル:灰皿を使用する前に、815±10°Cで一定の重量まで燃焼し、きれいに洗浄して乾燥させる必要があります。燃焼した灰皿を空気中で5分間冷却した後、すぐに乾燥機に入れて室温まで冷却し、湿気を避けて計量に影響を与えます。
問題4:環境湿度の影響で、灰分測定値が高くなる。高湿度環境下で、焼灼後の灰分は空気中の水分を吸収しやすく、計量品質を増加させ、灰分測定値が高くなる。制御技術:検査室は乾燥を保ち、相対湿度は60%以下に制御する
乾燥器に変色シリカゲルを内蔵し、定期的に交換し、乾燥効果を確保する灰皿冷却後すぐに計量し、長時間空気にさらされないようにする。
問題5:テスト担当者の操作が標準化されておらず、エラーが発生します。たとえば、計量時に天秤が校正されていない、石炭サンプルの計量が不正確である、または検査焼灼が不完全である場合、結果の精度に影響を与えます。制御スキル:テスト前に電子天秤(感度0.0001 g)を校正し、計量時に操作手順に厳密に従います。灰分が15%未満の場合は検査焼灼を必要とせず、15%を超える場合は検査焼灼を必要としません。一定の重量になるまで、毎回20分間。
また、企業は石炭灰分の等級基準を理解する必要があり、等級によって石炭灰分の含有量が異なる(例えば、1級灰分≤5.00%、2級5.01-6.00%)、自分の生産ニーズに応じて適切な灰分の石炭を選ぶことができる。同時に、マフ炉、天秤、乾燥機などの設備を定期的にメンテナンスして、機器の精度が要求を満たしていることを確認する。上記の灰分検査知識と制御技術を習得することで、検査精度を効果的に向上させ、企業が石炭の品質を管理し、コストを削減し、貿易リスクを回避するのに役立ちます。